0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

功率器件嵌入PCB技术介绍

芯长征科技 来源:芯长征科技 2024-11-24 09:18 次阅读

最近看到功率器件嵌入PCB的应用,了解了一下,感觉很有前景。照这个趋势,将来会以PCB封装各种芯片、被动器件,控制器逐渐器件化,整个供应链缩短,控制器公司转变为PCB级芯片公司,需求量会大量减少。要不去整机厂,要不去搞封装,感觉又一波失业。不过应该对工艺要求很高,到批量还需要时间。有没有这样的工作机会,尽快找一个为未来十年积累一点资本。

一、纬湃科技《PCB嵌入式功率模块技术走势分析和应用前景》

印刷电路板(PCB)天然具有以下优异的电气性能:PCB可以进行多层布线,通过控制线间距及层间距减少EMC的影响,绝缘材料可以满足400~1000V高压绝缘的要求,并且埋入PCB的电子器件可以通过高散热材料和合理的散热层设计达到优秀的散热性能。这些性能优势使得PCB嵌入功率芯片技术用于功率模块封装设计具有极大的性能潜力。

e8cea4a2-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

通过技术评估,我们认为相较于传统封装形式,PCB嵌入式功率模块单位半导体的通流能力可以提升约40%,或者同样电流输出使用的半导体用量减少1/3。同样功率输出条件下,功率模块物料成本有望降低20%。

e8e7fb46-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

由于新型封装的功率换流回路杂感可降低到1nH以下,使得逆变器的整体开关损耗降低到原有逆变器产品的1/3,从而开关频率的提升所带来的开关损耗的增加相对于传统逆变器降低了2/3。 整车上可以通过提高开关频率来提升电驱系统整体的效率,从而基于同样的续航里程减少了电池的用量,最终达到整车降本的目的。同时更高的开关频率使得更小的逆变器体积,以及同样极对数下控制更高速的电机成为可能。

e8f5528c-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

基于目前样品进行的AQG324关键可靠性验证表明,PCB嵌入式封装的设计寿命可达传统封装的数倍。 基于这一结果,纬湃科技做了一定的探索,测试PCB材料对功率芯片的高工作结温的耐受,PCB对不同工况下的温度变化的耐受,以及PCB工作在高电压大电流工况下的绝缘性能等。纬湃科技发挥多年来在传统封装设计中积累的经验,攻克多种技术挑战,最终将完成PCB嵌入式功率模块的产业化。

e90a3eae-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

https://mp.weixin.qq.com/s/HZMsUVoGpSz_B4oF_lbWfA

二、2024年5月麦格纳在USA CTI

e90e5fa2-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

e9125d8c-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

https://mp.weixin.qq.com/s/hS9qpSWBojdSRGcZKxauNw

三、英飞凌和 Schweizer Electronic合作片

Infineon’s S-Cell 1200 V CoolSiC Gen2p chips

SCHWEIZER 出品的(智能)p² 封装是一种将功率半导体嵌入印制电路板的技术。这种方法不仅仅是一种新封装方法。确切而言,其作用是能根据完全不同的原理来研发电力电子系统。利用智能 p² 封装技术研发的应用可实现高功率、紧凑结构形式和高集成深度。系统供应商的制造链以及系统中的构建和连接技术都明显得以简化。此外,从系统层面也开始有了节省成本的潜力。

热阻更低

由于系统中的电感更小,因此开关损耗更低

静态情况下的传导损耗更低

可实现更高功率密度,因此对硅的需求更小

明显提高产品的坚固性和使用寿命

e95d5cf6-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

如下视频中介绍p² 封装信息

schweizer.ag/fileadmin/user_upload/P2_Pack_Full_V3-720p.mp4

文章《Advancing Electric Vehicles with Innovative Chip Embedding and Driver Technology》报道了测试性能。Infineon-Chip_Embedding_for_Silcon_Carbide-Article-v01_00-EN.pdf

Double pulse measurements In figure 4 a recorded turn-off waveform can be seen. The board was operated at room temperature with a turn-off resistance of 10Ω and a DC link voltage of 800V. The switched off current is 114A. The top graph shows the measured drain current id,ls and drain-source voltage vds,ls of the low-side MOSFET. The lower graph depicts the gate-source voltage vgs,ls. The gate voltage shows a very smooth shape, first discharging the input capacitance. Then as the drain-source voltage starts to rise the miller plateau can be seen. The current reduction in this phase is due to the discharging of the high-side MOSFET during the voltage rise of vds,ls. After forward biasing the high-side body diode the current decreases rapidly. Due to the low inductive design (~2nH) of the switching cell the magnitude of voltage overshoot is minimal. Also, ringing is very low, facilitating to reach EMI targets in the drivetrain. With the demonstrator board, measurements of up to 100 V/ns (turn-off) and 28 A/ ns (diode turn-off) are performed showing no inherent limitations from Infineon’s CoolSiC technology.

e9673e92-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Short circuit measurements and DESAT detection The designed measurement board is also used to test the short circuit behavior of the 1200 V CoolSiC Gen2p under very low-inductive and fast-switching applications. As the shunt resistor cannot withstand the high pulse energy in a short circuit event, it is removed and replaced with a copper sheet. This copper sheet is soldered to the pads of the shunt resistor so that a Rogowski coil can be used. The 3rd generation EiceDRIVER features very low blanking (ideal for SiC), detection and reaction times for the inbuilt DESAT functionality. Measured waveforms can be seen in figure 5. The top figure shows the current for different desaturation capacitors, while the middle and bottom graphs show the drain-source voltage and gate-source voltage. Following a very fast current-rise of 55 A/ns(Rg,on,ext = 0Ω) the current saturates at around 1200 A. Subsequently, the self-heating effect can be seen leading to a reduced saturation current, before turning off the MOSFET via the SOFTOFF pin. It takes the driver only 456 ns after the turn-on (VEE+1.5V) of the driver stage to detect and react (VCC -1.5 V) to the short circuit event. A minimum short circuit time of 549 ns (according to [5]) is reached, showing the striking performance of the combination of an Infineon EiceDRIVER together with an embedded solution. Despite high peak power, the energy reached with the setup is far below the destruction energy of the chip.

e96bad7e-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

四、浅谈面向高功率模块及系统级封装(SiP)模块的新一代芯片嵌入技术

半导体封装丨浅谈面向高功率模块及系统级封装(SiP)模块的新一代芯片嵌入技术

e9704064-a254-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • pcb
    pcb
    +关注

    关注

    4317

    文章

    23001

    浏览量

    396212
  • 功率器件
    +关注

    关注

    41

    文章

    1728

    浏览量

    90313

原文标题:功率器件嵌入PCB技术

文章出处:【微信号:芯长征科技,微信公众号:芯长征科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    原子层镀膜在功率器件行业的应用

    本文小编分享一篇文章,本文介绍的是原子层镀膜在功率器件行业的应用,本文介绍了原子层镀膜技术在碳化硅功率
    的头像 发表于 10-15 15:21 250次阅读
    原子层镀膜在<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>行业的应用

    碳化硅功率器件的优点和应用

    碳化硅(SiliconCarbide,简称SiC)功率器件是近年来电力电子领域的一项革命性技术。与传统的硅基功率器件相比,碳化硅
    的头像 发表于 09-11 10:44 412次阅读
    碳化硅<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>的优点和应用

    碳化硅功率器件技术优势

    随着电力电子技术的飞速发展,传统的硅基功率器件因其物理特性的限制,已经逐渐难以满足日益增长的高性能、高效率、高可靠性的应用需求。在这一背景下,碳化硅(SiC)功率
    的头像 发表于 09-11 10:43 264次阅读

    功率地和信号地pcb怎么处理呢

    设计 : 功率器件在工作时会产生大量热量,因此热管理是功率PCB设计的首要任务。需要设计合适的散热结构,如散热片、热导管等,以提高热量的传导效率。 增加
    的头像 发表于 09-06 14:38 393次阅读

    如何通过创新封装技术提升功率器件性能

    由于对提高功率密度的需求,功率器件、封装和冷却技术面临独特的挑战。在功率转换过程中,高温和温度波动限制了设备的最大
    的头像 发表于 09-03 10:37 277次阅读
    如何通过创新封装<b class='flag-5'>技术</b>提升<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>性能

    探究电驱动系统中碳化硅功率器件封装的三大核心技术

    在电动汽车、风力发电等电驱动系统中,碳化硅功率器件以其优异的性能逐渐取代了传统的硅基功率器件。然而,要充分发挥碳化硅功率
    的头像 发表于 08-19 09:43 282次阅读
    探究电驱动系统中碳化硅<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>封装的三大核心<b class='flag-5'>技术</b>

    功率器件的种类和应用领域

    功率器件,也称为功率电子器件,是电子设备中至关重要的组成部分,它们具备处理高电压和高电流的能力,是电力转换和电路控制的核心。以下是对功率
    的头像 发表于 07-16 16:01 3618次阅读

    功率PCB设计要点详细整理

    功率器件在工作时会产生大量热量,因此热管理是功率PCB设计的首要任务。 散热设计:设计合适的散热结构,如散热片、热导管等,以提高热量的传导效率。 铜箔布局:增加
    发表于 04-29 09:37 919次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>PCB</b>设计要点详细整理

    碳化硅功率器件的特点和应用

    随着全球能源危机和环境问题的日益突出,高效、环保、节能的电力电子技术成为了当今研究的热点。在这一领域,碳化硅(SiC)功率器件凭借其出色的物理性能和电学特性,正在逐步取代传统的硅基功率
    的头像 发表于 02-22 09:19 735次阅读

    氮化镓功率器件结构和原理

    氮化镓功率器件是一种新型的高频高功率微波器件,具有广阔的应用前景。本文将详细介绍氮化镓功率
    的头像 发表于 01-09 18:06 2964次阅读

    逆变电路中的功率开关器件介绍

    和安全性。本文将对逆变电路中的功率开关器件进行详细介绍。 一、功率开关器件的分类 根据工作原理和结构特点,
    的头像 发表于 12-30 17:02 1979次阅读

    碳化硅功率器件的实用性不及硅基功率器件

    其未来应用前景广阔,具有很高的实用性。 首先,碳化硅功率器件的材料特性使其成为目前电力电子技术中的热门研究方向之一。相较于硅基功率器件,碳化
    的头像 发表于 12-21 11:27 584次阅读

    碳化硅功率器件的原理和应用

    随着科技的快速发展,碳化硅(SiC)功率器件作为一种先进的电力电子设备,已经广泛应用于能源转换、电机控制、电网保护等多个领域。本文将详细介绍碳化硅功率
    的头像 发表于 12-16 10:29 1232次阅读

    碳化硅功率器件的特点和应用现状

      随着电力电子技术的不断发展,碳化硅(SiC)功率器件作为一种新型的半导体材料,在电力电子领域的应用越来越广泛。与传统的硅功率器件相比,碳
    的头像 发表于 12-14 09:14 730次阅读

    功率地和信号地pcb怎么处理

    功率地和信号地pcb怎么处理  功率地和信号地是电路板(PCB)设计中非常重要的概念和技术功率
    的头像 发表于 12-08 10:10 2352次阅读